JP4051986B2 - 電動式パワーステアリング装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は小歯車及び大歯車の回転中心間距離を調整可能とした減速歯車機構を備える電動式パワーステアリング装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
電動式パワーステアリング装置が備える減速歯車機構は、操舵補助用のモータによって回転する小歯車であるウォーム及び大歯車であるウォームホイールの回転中心間距離を調整可能としたものが知られている。
【0003】
このような減速歯車機構は、ウォームの一端部をハウジング内に回転自在に支持する転がり軸受と、ウォームの他端部側でウォームをウォームホイールに向けて付勢しウォーム及びウォームホイールの噛合部に予圧を加えるコイルバネとを備え、該コイルバネによってウォーム及びウォームホイールの回転中心間距離を調整し、ウォーム及びウォームホイールの噛合部のバックラッシュ量を少なくして転舵時のバックラッシュによる歯打ち音をなくするように構成されている。
【0004】
ところで、コイルバネによる予圧が比較的大きい場合、前記噛合部に加わる回転トルクが上昇し、モータが操舵補助した後の操舵輪の戻り性が低下するため、前記コイルバネによる予圧の大きさは制限される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、減速歯車機構のウォーム歯車等は回転中心線に対しその歯すじが回転方向へ捩じれており、ウォームからウォームホイールへ回転トルクが加わるとき、換言すればモータの回転によって操舵補助する場合、ウォームがウォームホイールの歯すじに沿ってラジアル方向へ動くように分力(以下噛合反力と云う)が発生し、該噛合反力によってコイルバネの撓み量が多くなり、ウォームがモータ側転がり軸受への支持部を中心として傾斜し、この傾斜した状態で前記噛合反力と前記コイルバネの弾性復元力との関係によって前記回転中心間距離が長短となるようにウォームが揺動するため、該ウォームの他端を支持した押付体が前記操作体に当接して叩き音が発生したり、前記ウォームがウォームホイールの歯面に当接して歯打ち音が発生したりすることになり、改善策が要望されていた。
【0006】
本発明は斯る事情に鑑みてなされたものであり、主たる目的は、前記噛合反力等によって小歯車がラジアル方向へ動くときに発生する音を簡易な構成によって低減することができ、しかも、小歯車及び該小歯車の他端部を支持する押付体の組込みを容易にできる減速歯車機構を備えた電動式パワーステアリング装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
第1発明に係る電動式パワーステアリング装置は、静止部材に軸受を介してその一端部が支持される小歯車と、該小歯車に噛合する大歯車と、前記小歯車の他端部を支持し小歯車を大歯車に向けて押付ける方向への移動が可能な押付体と、該押付体を前記押付け方向へ付勢する付勢手段とを備え、前記押付体を収容してあり、該押付体の移動を案内する案内孔を前記静止部材に設けてなる減速歯車機構と、前記小歯車に連結された操舵補助用のモータと、該モータの回転に伴う前記大歯車の回転力を舵取機構に伝動する伝動手段とを備えている電動式パワーステアリング装置において、前記案内孔は前記押付体に対して前記付勢手段と反対側に空気留まり部を有し、前記静止部材の外部から前記空気留まり部に開口する絞り孔を有することを特徴とする。
【0009】
第1発明にあっては、小歯車に加わる噛合反力と前記付勢手段の付勢力との関係によって小歯車及び押付体が、前記回転中心間距離が長短となる方向に動く場合、前記回転中心間距離が長くなるときの小歯車及び押付体の動きを空気留まり部の留まり空気及び絞り孔から空気留まり部へ導入される外気によって抑制でき、前記回転中心間距離が短くなるときの小歯車及び押付体の動きを空気留まり部の留まり空気によって抑制でき、この抑制の繰り返しにより小歯車及び押付体の動きを抑制することができるため、前記噛合反力等によって小歯車及び押付体が動くときに発生する音を低減できる。しかも、小歯車及び押付体を組込む場合、該押付体を案内孔に挿入することによって空気留まり部の留まり空気を絞り孔から排出させることができるため、押付体の案内孔への組込み及び小歯車の押付体への支持を容易にできる。
【0010】
第2発明に係る電動式パワーステアリング装置は、前記絞り孔の絞り量を調整する調整体を備えることを特徴とする。
【0011】
第2発明にあっては、減速歯車機構の組立て後、調整体を操作することにより絞り孔の絞り量を調整することができるため、前記回転中心間距離が長短となる方向に動く小歯車及び押付体の動きの抑制量を容易に変更することができる。
【0012】
第3発明に係る電動式パワーステアリング装置は、前記調整体は前記絞り孔を開閉する方向への移動が可能な弁体と、該弁体を前記絞り孔が閉となる位置へ付勢する弾性体とを有することを特徴とする。
【0013】
第3発明にあっては、小歯車に加わる噛合反力と前記付勢手段の付勢力との関係によって前記回転中心間距離が長くなるように小歯車及び押付体が動くとき、前記弁体が絞り孔を閉じるため、前記回転中心間距離が長くなるように動く小歯車及び押付体の動きの抑制量を大きくすることができ、しかも、押付体を案内孔に挿入するとき、空気留まり部の内圧によって弁体を移動させ、空気留まり部の留まり空気を絞り孔から排出させることができるため、押付体の案内孔への組込み及び小歯車の押付体への支持を容易にできる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
実施の形態1
図1は本発明に係る電動式パワーステアリング装置が備える減速歯車機構の実施の形態1の構成を示す断面図である。
【0015】
この減速歯車機構Aは、両端に軸部1a,1bを有するウォーム1と、該ウォーム1に噛合するウォームホイール2と、該ウォーム1及びウォームホイール2を回転自在に支持したハウジング3とを備えており、ウォーム1の一方の軸部1aに連結されるモータ4の回転を減速してウォームホイール2に伝動するように構成されている。
【0016】
ウォームホイール2は、前記ウォーム1に噛合する複数の歯を有する合成樹脂製の環状歯体2aと、該環状歯体2aの内側に嵌合された金属製の芯体2bとを備え、該芯体2bの中心部に穿設された貫通孔2cに伝動軸5が嵌合固定されている。ウォーム1は前記伝動軸5の軸芯と交叉するように配置されている。
【0017】
ハウジング3は、前記ウォーム1を収容し、該ウォーム1の軸部1a,1bを、転がり軸受6及び円柱形の押付体7を介して回転自在に支持した第1収容部3aと、前記ウォームホイール2を収容し、該ウォームホイール2を前記伝動軸5及び該伝動軸5に嵌合された2つの転がり軸受(後記する)を介して支持した第2収容部3bとを有する。
【0018】
第1収容部3aはウォーム1の軸長方向に長くなっており、その長手方向一端には前記転がり軸受6を介して前記軸部1aを支持する支持孔31及び該支持孔31に連なるねじ孔32及びモータ取付部33が設けられており、前記ねじ孔32に前記転がり軸受6を固定するためのねじ環8が螺着されている。また、前記モータ取付部33に円筒部を有する前記モータ4が取付けられている。
【0019】
また、第1収容部3aの他端には、前記ウォーム1の他端に設けられた軸部1bが挿入される凹孔34及び該凹孔34の内面に臨み、前記軸部1bのラジアル方向に向けて穿設、換言すればウォーム1をウォームホイール2に向けて押付ける方向に穿設された円柱形の案内孔35が設けられており、該案内孔35に前記軸部1bが回転自在に嵌合される前記押付体7と、該押付体7を前記押付ける方向へ付勢するコイルバネ9からなる付勢手段と、前記押付体7を移動操作するための操作体10とが収容されている。
【0020】
案内孔35は、ハウジング3の内側となる一端、換言すれば前記押付体7に対して前記コイルバネ9と反対側の端を前記第2収容部3bと連通しない閉鎖部36とし、該閉鎖部36と前記押付体7の一端との間に押付体7の前記コイルバネ9による移動を抑制する空気留まり部37を設けてあり、さらに、この空気留まり部37から前記押付体7の移動方向と交差する方向へハウジング3を貫通する絞り孔38が設けられている。また、案内孔35の他端はハウジング3の外部に開口し、該開口部に前記操作体10が螺着されている。
【0021】
絞り孔38は比較的小径寸法の貫通孔からなり、空気留まり部37をハウジング3の外部に連通させている。
【0022】
押付体7はその軸長方向の中間位置、換言すれば前記案内孔35に沿って移動する移動方向の中間位置に前記移動方向と直交するように穿設された嵌合孔71からなる支持部が設けられており、該嵌合孔71に前記軸部1bが回転可能に嵌合されたすべり軸受11を設けてあり、該すべり軸受11を介して前記軸部1bを押付体7に支持してある。また、空気留まり部37側の一端と嵌合孔71との間の周面には環状溝72及び該環状溝72に保持されたOリングからなる封止環12が設けられており、該封止環12によって押付体7周りの気密性を高めている。また、押付体7の他端には円形の凹部73が設けられている。尚、前記封止環12は必ずしも必要でない。つまり、案内孔35の周面と押付体7の周面との間の隙間は例えば約50μmであり、コイルバネ9によって押付体7が付勢されたとき、前記空気留まり部37に留っている空気は前記隙間から流出し難いし、また、前記案内孔35の周面には前記押付体7の移動性を良好にすべくグリース等の潤滑剤が塗布されており、該潤滑剤によって押付体7周りの気密性はより一層高くなっているため、前記封止環12をなくしても押付体7周りの気密性を保つことができる。
【0023】
凹部73には前記操作体10の端面と接触して前記押付体7をウォーム1のウォームホイール2との噛合部に予圧を加えるべく前記移動方向へ付勢するための前記コイルバネ9が収容されている。
【0024】
操作体10は周面にねじを有し、該ねじ部が前記案内孔35に螺合されている。また、前記コイルバネ9と反対側端に工具が嵌合される回転操作部10aを有している。
【0025】
このように構成された減速歯車機構Aは、電動式パワーステアリング装置に使用される。
図2は本発明に係る電動式パワーステアリング装置の構成を示す断面図である。
【0026】
電動式パワーステアリング装置は、上端が舵取りのための操舵輪13に繋がり、下端に筒部14aを有する入力軸14と、前記筒部14a内に挿入されてその上端が前記入力軸14の筒部14aに同軸的に連結され、前記操舵輪13に加わる操舵トルクの作用によって捩れるトーションバー15と、下端が前記トーションバー15の下端に同軸的に連結される出力軸16と、前記トーションバー15の捩れに応じた入力軸14及び出力軸16の相対回転変位量によって前記操舵輪13に加わる操舵トルクを検出するトルクセンサ17と、該トルクセンサ17が検出したトルク、車速、操舵角度等に基づいて駆動される操舵補助用の前記モータ4と、該モータ4の回転に連動し、該回転を減速して出力軸16に伝動する前記減速歯車機構Aとを備え、該減速歯車機構Aのハウジング3がブラケット(不図示)を介して車体に取付けられる。
【0027】
ハウジング3には前記トルクセンサ17を収容した筒形のハウジング18が連結されており、該ハウジング18内と前記ハウジング3内とに嵌合支持された2つの転がり軸受19,20及び該転がり軸受19,20に嵌合された前記出力軸16を介して前記ウォームホイール2がハウジング3内に配置されている。尚、出力軸16が前記伝動軸5を構成している。
【0028】
減速歯車機構Aは、ウォーム1の軸部1aが前記モータ4の駆動軸4aに繋がっており、また、ウォームホイール2が前記出力軸16の途中に嵌合固定されており、これらウォーム1及びウォームホイール2の噛合により前記駆動軸4aの回転を減速して出力軸16に伝動し、該出力軸16からユニバーサルジョイントを経て例えばラックピニオン式の舵取機構(図示せず)へ伝動するようにしている。尚、出力軸16及びユニバーサルジョイントが、ウォームホイール2の回転力を舵取機構に伝動する伝動手段を構成している。
【0029】
以上のように構成された電動式パワーステアリング装置は、ウォーム1を組込む場合、ハウジング3の案内孔35に押付体7を挿入し、ハウジング3の第1収容部3aに収容するウォーム1の軸部1bを凹孔34から前記押付体7のすべり軸受11に嵌合する。このとき、前記押付体7周りの気密性を高くしてあるが、案内孔35の一端に設けられた前記空気留まり部37を外部に連通させる絞り孔38が設けられているため、押付体7を前記噛合部にバックラッシュが生じない位置へ容易に挿入することができる。この結果、ウォーム1及び押付体7の組込みを容易にできる。
【0030】
このようにウォーム1及び押付体7を組込んだ後、コイルバネ9、操作体10を前記案内孔35に挿入し、該操作体10の回転操作によりコイルバネ9を介して押付体7を移動させ、さらに、すべり軸受11を介してウォーム1を移動させ、該ウォーム1をウォームホイール2の歯面に接触させ、前記回転中心間距離Hを調整し、ウォーム1及びウォームホイール2の噛合部のバックラッシュ量をなくすることができる。また、押付体7と操作体10との間に介在されたコイルバネ9がウォーム1をウォームホイール2に向けて付勢し、該ウォーム1のウォームホイール2との噛合部に予圧を加えている。
【0031】
操舵補助によってウォーム1がウォームホイール2の歯すじに沿うようにラジアル方向へ押圧され、この押圧力、換言すれば上述したラジアル方向への噛合反力が軸部1bから押付体7に加わった場合、噛合反力と前記コイルバネ9の弾性復元力及び絞り孔38の大きさとの関係によってウォーム1及び押付体7が、前記回転中心間距離Hが長短となる方向に動くことになる。
【0032】
このとき、ウォーム1はモータ側転がり軸受7への支持部を中心として傾斜し、押付体7を付勢するコイルバネ9が前記噛合反力によって撓み、ウォーム1及び押付体7は前記回転中心間距離Hが長くなる方向へ動き、さらに、空気留まり部37が負圧になりつつ外気が絞り孔38から空気留まり部37へ導入され、前記回転中心間距離Hが長くなる方向への動きを抑制することができる。
【0033】
そして、回転中心間距離Hが長くなる方向への動きに伴い、コイルバネ9の弾性復元力が大きくなり、該弾性復元力によって前記回転中心間距離Hが短くなる方向へ動きつつ空気留まり部37の留まり空気が絞り孔38から外部へ除々に排出され、前記回転中心間距離Hが短くなる方向への動きを抑制することができる。このように回転中心間距離Hが長短となる方向の動きを抑制することができるため、この抑制の繰り返しによりウォーム1及び押付体7の振幅速度、振幅量及び振幅回数を低減できる。従って、前記噛合反力等によって前記押付体7が前記操作体10に当接したときに発生する叩き音、及び前記ウォーム1がウォームホイール2の歯面に当接したときに発生する歯打ち音を低減できる。
【0034】
また、雰囲気温度の変化によって合成樹脂製の環状歯体2aが吸湿し、該環状歯体2aが膨張する場合、コイルバネ9の付勢力に打ち勝って前記回転中心間距離Hが長くなる方向へウォーム1及び押付体7が動くことになる。このとき、ウォーム1及び押付体7の動きに伴って絞り孔38から空気留まり部37へ外気が導入されるため、ウォーム1及び押付体7を十分な動き量だけ確実に動かせることができ、噛合部で噛合詰りを回避できる。
【0035】
尚、以上説明した実施の形態1では絞り孔38をハウジング3に設けたが、さらに、図1に破線で示すように前記押付体7にも絞り孔38aを設け、絞り孔38,38aによって前記中心間距離Hが長短となる方向の動きを抑制するようにしてもよいし、また、前記絞り孔38をなくし、前記絞り孔38aだけとしてもよい。押付体7に設ける絞り孔38aは、空気留まり部37側の一端と嵌合孔71との間に穿設されており、空気留まり部37を嵌合孔71に連通させている。この場合、嵌合孔71の絞り孔38aとの連通部分は、押付体7又は案内孔35に第1収容部3aと連通する連通路を設けるのが好ましい。
【0036】
実施の形態2
図3は減速歯車機構の実施の形態2の構成を示す断面図である。
この実施の形態2の減速歯車機構Aは、前記絞り孔38の絞り量を調整する調整体21を前記ハウジング3に設けたものである。
【0037】
実施の形態2において、絞り孔38は空気留まり部37から押付体7の移動方向と交差する方向へ穿設された第1孔部38bと、該第1孔部38bに連なり、押付体7の移動方向へ穿設された第2孔部38cとからなり、該第1孔部38b及び第2孔部38cの連通部に臨むねじ孔39がハウジング3に穿設されている。
【0038】
このねじ孔39に前記調整体21が螺着されている。この調整体21は前記第1孔部38bの孔縁に当接することが可能な円錐形の弁部21aと該弁部21aに連なるねじ部21bとを有しており、このねじ部21bがハウジング3の外部で操作が可能となるように前記ねじ孔39に螺着されている。また、ねじ部21bにはロックナット22が螺合されている。
【0039】
実施の形態2にあっては、ロックナット22を弛緩し、調整体21を回転操作することにより弁部21aの位置を変え、絞り孔38の絞り量を調整することができる。この調整によって絞り孔38の絞り量が多くなった場合、前記回転中心間距離Hが長くなる方向へ動くとき絞り孔38から空気留まり部37への空気導入量が多くなり、また、前記回転中心間距離Hが短くなる方向へ動くとき空気留まり部37から絞り孔38を経て外部へ排気される排気量が多くなるため、前記回転中心間距離Hが長短となる方向への動きの抑制力を小さくすることができる。
【0040】
また、調整によって絞り孔38の絞り量が少なくなった場合、前記回転中心間距離Hが長くなる方向へ動くとき絞り孔38から空気留まり部37への空気導入量が少なくなり、また、前記回転中心間距離Hが短くなる方向へ動くとき空気留まり部37から絞り孔38を経て外部へ排気される排気量が少なくなるため、前記回転中心間距離Hが長短となる方向への動きの抑制力を大きくすることができる。また、調整体21はハウジング3の外部で操作することができるため、前記回転中心間距離Hが長短となるように動くウォーム1及び押付体7の動きの抑制量を減速歯車機構の組立て後に容易に変更することができる。
【0041】
その他の構成及び作用は実施の形態1と同様であるため、同様の部品については同じ符号を付し、その詳細な説明及び作用効果の説明を省略する。
【0042】
実施の形態3
図4は減速歯車機構の実施の形態3の構成を示す断面図である。
この実施の形態3の減速歯車機構Aは、絞り孔38の排気絞り量を調整する調整体23を前記ハウジング3に設けたものである。
【0043】
実施の形態3において、絞り孔38は実施の形態3と同様、空気留まり部37から押付体7の移動方向と交差する方向へ穿設された第1孔部38bと、該第1孔部38bに連なり、押付体7の移動方向へ穿設された第2孔部38cとからなり、第1孔部38b及び第2孔部38cの連通部に臨むねじ孔39がハウジング3に穿設されている。
【0044】
調整体23は前記第1孔部38bの孔縁に当接することが可能な円錐形の弁部を有し、第1孔部38bを開閉する方向へ移動が可能な弁体23aと、前記ねじ孔39に螺着される調整ねじ23bと、該調整ねじ23b及び弁体23aの間に介装され、弁体23aを前記第1孔部38bが閉となる位置へ付勢する弾性体24とを備えており、調整ねじ23bがハウジング3の外部で操作が可能となるように前記ねじ孔39に螺着されている。また、調整ねじ23bにはロックナット25が螺合されている。尚、弾性体24はコイルバネからなるが、その他、ゴム等の可撓性を有する弾性体であってもよい。
【0045】
実施の形態3にあっては、ロックナット25を弛緩し、調整ねじ23bを回転操作することにより弾性体24の弾性復元力を変え、弁体23aの絞り孔38への押付力を変え、絞り孔38の排気絞り量を調整することができる。この調整によって弁体23aの押付力を大きくした場合、前記回転中心間距離Hが短くなる方向へ動くとき空気留まり部37から絞り孔38を経て外部へ排気される排気量が少なくなるため、前記回転中心間距離Hが短くなる方向への動きの抑制力を大きくすることができ、また、調整によって弁体23aの押付力を小さくした場合、前記回転中心間距離Hが短くなる方向へ動くとき空気留まり部37から絞り孔38を経て外部へ排気される排気量が多くなるため、前記回転中心間距離Hが短くなる方向への動きの抑制力を小さくすることができる。また、調整ねじ23bはハウジング3の外部で操作することができるため、前記回転中心間距離Hが長短となるように動くウォーム1及び押付体7の動きの抑制量を減速歯車機構の組立て後に容易に変更することができる。
【0046】
また、前記回転中心間距離Hが長くなるようにウォーム1及び押付体7が動くとき、前記弁体23aが絞り孔38を閉じるため、空気留まり部37は負圧となり、前記回転中心間距離Hが長くなるように動くウォーム1及び押付体7の動きの抑制量が大きくなる。
【0047】
その他の構成及び作用は実施の形態1、2と同様であるため、同様の部品については同じ符号を付し、その詳細な説明及び作用効果の説明を省略する。
【0048】
尚、以上説明した実施の形態の減速歯車機構Aは、ウォーム1である小歯車及びウォームホイール2である大歯車を備えたウォーム歯車である他、ハイポイドピニオンである小歯車及びハイポイドホイールである大歯車を備えたハイポイド歯車であってもよいし、また、ベベルギヤであってもよい。
【0049】
【発明の効果】
以上詳述したように第1発明によれば、空気留まり部の留まり空気によって小歯車及び押付体の振幅を抑制でき、音を低減できる。しかも、小歯車及び押付体を組込む場合、該押付体を案内孔に挿入することによって空気留まり部の留まり空気を絞り孔から排出させることができるため、押付体の案内孔への組込み及び小歯車の押付体への支持を容易にできる。
【0050】
第2発明によれば、前記回転中心間距離が長短となる方向に動く小歯車及び押付体の動きの抑制量を減速歯車機構の組立て後に容易に変更することができる。
【0051】
第3発明によれば、前記回転中心間距離が長くなるように動く小歯車及び押付体の動きの抑制量を大きくすることができ、しかも、押付体の案内孔への組込み及び小歯車の押付体への支持を容易にできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る電動式パワーステアリング装置が備える減速歯車機構の実施の形態1の構成を示す断面図である。
【図2】本発明に係る電動式パワーステアリング装置の構成を示す断面図である。
【図3】減速歯車機構の実施の形態2の構成を示す断面図である。
【図4】減速歯車機構の実施の形態3の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
1 ウォーム(小歯車)
2 ウォームホイール(大歯車)
3 ハウジング(静止部材)
4 モータ
5 伝動軸(伝動手段)
6 軸受(転がり軸受)
7 押付体
9 コイルバネ(付勢手段)
21、23 調整体
23a 弁体
24 弾性体
35 案内孔
37 空気留まり部
38,38a 絞り孔
A 減速歯車機構

Claims (3)

  1. 静止部材に軸受を介してその一端部が支持される小歯車と、該小歯車に噛合する大歯車と、前記小歯車の他端部を支持し小歯車を大歯車に向けて押付ける方向への移動が可能な押付体と、該押付体を前記押付け方向へ付勢する付勢手段とを備え、前記押付体を収容してあり、該押付体の移動を案内する案内孔を前記静止部材に設けてなる減速歯車機構と、
    前記小歯車に連結された操舵補助用のモータと、
    該モータの回転に伴う前記大歯車の回転力を舵取機構に伝動する伝動手段と
    を備えている電動式パワーステアリング装置において、
    前記案内孔は前記押付体に対して前記付勢手段と反対側に空気留まり部を有し、前記静止部材の外部から前記空気留まり部に開口する絞り孔を有することを特徴とする電動式パワーステアリング装置
  2. 前記絞り孔の絞り量を調整する調整体を備える請求項1記載の電動式パワーステアリング装置
  3. 前記調整体は前記絞り孔を開閉する方向への移動が可能な弁体と、該弁体を前記絞り孔が閉となる位置へ付勢する弾性体とを有する請求項2記載の電動式パワーステアリング装置
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